2017年西藏米林6.9级地震前的热红外异常分析
发布时间：2021-07-03 00:03
以小波变换和功率谱估计为研究方法,使用中国静止气象卫星热红外亮温数据,研究了2017年11月18日西藏米林MS6.9地震前的热辐射情况。结果发现震前4个月出现热红外异常,其后续演化方向与相关区域的断裂走向非常一致。在8月10日左右异常面积达最大,相对功率谱大于6倍的面积约为20万km2,9月20日左右消失。分析相同频率2016年同期数据,结果显示在震中周围并未出现显著异常。时序曲线分析表明在8月12日相对功率谱达到峰值,为平均值的20倍,98天后米林地震发生;从7月4日到9月7日,地震当年相对功率谱偏离背景值和标准差,持续时间为65天。西藏地区的强震热红外异常表现出与地热资源分布较为一致的特征及特征周期相对较长的特点,为判定西藏地区的震情积累了一些经验。
【文章来源】：地震工程学报. 2020,42(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
热红外亮温数据经小波变换后信息分离
2017年11月18日西藏自治区米林县发生了MS6.9地震,震中为29.75°N、95.02°E,震源深度为10 km。为了与其他可能的离散噪声信号区分,分析与构造和地震活动有关的热红外异常,一般认为地震异常分布较为集中,高幅值区域显著并能持续一段时间,且沿构造断裂带分布。在米林地震前热红外资料跟踪处理中,发现其2频率(特征周期32天)资料的相对功率谱在西藏昂仁、日喀则、桑日一带出现大片异常。异常主要分布见图2中1、2所示区域,两个区域所涉及的主要断裂有马尼翁断裂、北喜马拉雅断裂、雅鲁藏布江断裂、纳木错东南岸断裂、克玛如青—色丁断裂、甲岗—定结断裂带。由图可见,在2017年7月初,两个区域各有零星异常出现,随时间推移异常面积逐渐扩展,其演化方向与所涉及断裂的走向非常一致,在震中西侧没有断裂经过的区域,几乎没有异常存在。8月10日左右异常面积达到最大,1、2区域异常贯通,相对功率谱大于6倍的面积约为20万km2,异常幅度高,分布集中。直到8月底1区异常收缩,9月初已趋于消失,在此过程中2区稍有扩展,趋向震中,异常依然相当显著。9月初2区异常已开始呈减弱状态,到9月20日左右消失。为了进一步说明米林地震前的热红外异常,对比分析了相同频率2016年同期资料,以米林地震震中为中心,扫描周围500 km范围内的相对功率谱,结果发现在震中周围并没有出现分布集中、沿断裂带展布的异常(图3),相应2016年西藏也无强震发生。通过分析28.6°～29.1°N,90.3°～90.8°E区域2017年的相对功率谱时序曲线(图4),发现在8月12日达到峰值,为平均值的20倍,地震发生在峰值出现后98天。此外还分析了10年数据(2008—2017年)的相对功率谱背景值及标准差,认为在7月4日地震当年相对功率谱出现明显偏离背景值和标准差的现象,直到9月7日持续偏离结束,偏离时间为65天。
2008年的西藏仲巴MS6.8、当雄MS6.6地震前都出现了热红外亮温异常[10],且长波辐射与中波红外资料均有异常显示,2008年改则MS6.9地震也存在长波辐射异常[11],2013年8月12日西藏左贡MS6.1地震前的热辐射异常如图5所示。米林地震的异常主要分布在西藏中南部,左贡、当雄地震的热辐射异常也出现在西藏中南部的大片区域内,仲巴地震的中波红外资料异常同样在该片区域中[19]。这些地震的热辐射异常都表现出较大的空间展布,具有明显的识别特征,且异常幅度相对较高。徐纪人等[20]研究认为青藏高原中南部地区地热资源丰富,其中羊八井地区更是存在着热流值高达364 mW/m2、温度在93 ℃以上的地热奇观。从西藏以往震例的热辐射异常空间展布可以看出,其与地热资源的分布较为一致。这可以解释为在大地震发生前地壳应力累积不断增大,使贯通地表的微裂隙数量增多,大的活动断裂及裂隙为地壳内部热传导提供通道,地表及底层大气增温显著,因此出现了热辐射异常现象。另外,依据郭晓等[11]的研究结果,认为2008年西藏改则、仲巴、当雄地震的特征周期都为32天。西藏处于高海拔地区(相对干旱),比处于低海拔地区(相对潮湿)地震的特征周期相对较长。表1中还列出了2013年左贡地震的特征周期为64天,此次米林地震的特征周期为32天,这与西藏处于高海拔地区特征周期相对较长的结论一致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四川芦山7.0级地震卫星热红外异常解析[J]. 张璇,张元生,魏从信,田秀丰,汤倩,高见. 地震工程学报. 2013(02)
[2]断裂带内外温差法在震前红外异常研究中的应用[J]. 陈梅花,邓志辉,马晓静,陶京玲,王煜. 地震地质. 2007(04)
[3]地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义[J]. 陈顺云,刘培洵,刘力强,马瑾,陈国强. 地球物理学报. 2006(03)
[4]青藏高原中南部岩石圈扩张应力场与羊八井地热异常形成机制[J]. 徐纪人,赵志新,石川有三. 地球物理学报. 2005(04)
[5]地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J]. 刘培洵,刘力强,陈顺云,陈国强,马瑾. 地震地质. 2004(03)
[6]热红外成像用于固体撞击瞬态过程监测的实验探索[J]. 吴立新,李国华,吴焕萍. 科学通报. 2001(02)
[7]卫星热红外图像亮温异常——短临震兆[J]. 强祖基,赁常恭,李玲芝,徐旻,戈风沙,柳涛,赵勇,郭满红. 中国科学（D辑:地球科学）. 1998(06)
[8]地球放气、热红外异常与地震活动[J]. 强祖基,孔令昌,王弋平,李秋珍,赁常恭,徐秀登. 科学通报. 1992(24)
硕士论文
[1]卫星中波红外遥感资料在地震预测中的应用研究[D]. 张丽峰.中国地震局兰州地震研究所 2016
[2]利用红外遥感资料研究断层活动变化[D]. 张璇.中国地震局兰州地震研究所 2014
[3]地震构造区红外亮温背景场建立及异常提取方法研究[D]. 温少妍.中国石油大学 2011
[4]地震热辐射研究[D]. 魏从信.中国地震局兰州地震研究所 2011
本文编号：3261443
【文章来源】：地震工程学报. 2020,42(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
热红外亮温数据经小波变换后信息分离
2017年11月18日西藏自治区米林县发生了MS6.9地震,震中为29.75°N、95.02°E,震源深度为10 km。为了与其他可能的离散噪声信号区分,分析与构造和地震活动有关的热红外异常,一般认为地震异常分布较为集中,高幅值区域显著并能持续一段时间,且沿构造断裂带分布。在米林地震前热红外资料跟踪处理中,发现其2频率(特征周期32天)资料的相对功率谱在西藏昂仁、日喀则、桑日一带出现大片异常。异常主要分布见图2中1、2所示区域,两个区域所涉及的主要断裂有马尼翁断裂、北喜马拉雅断裂、雅鲁藏布江断裂、纳木错东南岸断裂、克玛如青—色丁断裂、甲岗—定结断裂带。由图可见,在2017年7月初,两个区域各有零星异常出现,随时间推移异常面积逐渐扩展,其演化方向与所涉及断裂的走向非常一致,在震中西侧没有断裂经过的区域,几乎没有异常存在。8月10日左右异常面积达到最大,1、2区域异常贯通,相对功率谱大于6倍的面积约为20万km2,异常幅度高,分布集中。直到8月底1区异常收缩,9月初已趋于消失,在此过程中2区稍有扩展,趋向震中,异常依然相当显著。9月初2区异常已开始呈减弱状态,到9月20日左右消失。为了进一步说明米林地震前的热红外异常,对比分析了相同频率2016年同期资料,以米林地震震中为中心,扫描周围500 km范围内的相对功率谱,结果发现在震中周围并没有出现分布集中、沿断裂带展布的异常(图3),相应2016年西藏也无强震发生。通过分析28.6°～29.1°N,90.3°～90.8°E区域2017年的相对功率谱时序曲线(图4),发现在8月12日达到峰值,为平均值的20倍,地震发生在峰值出现后98天。此外还分析了10年数据(2008—2017年)的相对功率谱背景值及标准差,认为在7月4日地震当年相对功率谱出现明显偏离背景值和标准差的现象,直到9月7日持续偏离结束,偏离时间为65天。
2008年的西藏仲巴MS6.8、当雄MS6.6地震前都出现了热红外亮温异常[10],且长波辐射与中波红外资料均有异常显示,2008年改则MS6.9地震也存在长波辐射异常[11],2013年8月12日西藏左贡MS6.1地震前的热辐射异常如图5所示。米林地震的异常主要分布在西藏中南部,左贡、当雄地震的热辐射异常也出现在西藏中南部的大片区域内,仲巴地震的中波红外资料异常同样在该片区域中[19]。这些地震的热辐射异常都表现出较大的空间展布,具有明显的识别特征,且异常幅度相对较高。徐纪人等[20]研究认为青藏高原中南部地区地热资源丰富,其中羊八井地区更是存在着热流值高达364 mW/m2、温度在93 ℃以上的地热奇观。从西藏以往震例的热辐射异常空间展布可以看出,其与地热资源的分布较为一致。这可以解释为在大地震发生前地壳应力累积不断增大,使贯通地表的微裂隙数量增多,大的活动断裂及裂隙为地壳内部热传导提供通道,地表及底层大气增温显著,因此出现了热辐射异常现象。另外,依据郭晓等[11]的研究结果,认为2008年西藏改则、仲巴、当雄地震的特征周期都为32天。西藏处于高海拔地区(相对干旱),比处于低海拔地区(相对潮湿)地震的特征周期相对较长。表1中还列出了2013年左贡地震的特征周期为64天,此次米林地震的特征周期为32天,这与西藏处于高海拔地区特征周期相对较长的结论一致。
【参考文献】：
期刊论文
[1]四川芦山7.0级地震卫星热红外异常解析[J]. 张璇,张元生,魏从信,田秀丰,汤倩,高见. 地震工程学报. 2013(02)
[2]断裂带内外温差法在震前红外异常研究中的应用[J]. 陈梅花,邓志辉,马晓静,陶京玲,王煜. 地震地质. 2007(04)
[3]地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义[J]. 陈顺云,刘培洵,刘力强,马瑾,陈国强. 地球物理学报. 2006(03)
[4]青藏高原中南部岩石圈扩张应力场与羊八井地热异常形成机制[J]. 徐纪人,赵志新,石川有三. 地球物理学报. 2005(04)
[5]地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J]. 刘培洵,刘力强,陈顺云,陈国强,马瑾. 地震地质. 2004(03)
[6]热红外成像用于固体撞击瞬态过程监测的实验探索[J]. 吴立新,李国华,吴焕萍. 科学通报. 2001(02)
[7]卫星热红外图像亮温异常——短临震兆[J]. 强祖基,赁常恭,李玲芝,徐旻,戈风沙,柳涛,赵勇,郭满红. 中国科学（D辑:地球科学）. 1998(06)
[8]地球放气、热红外异常与地震活动[J]. 强祖基,孔令昌,王弋平,李秋珍,赁常恭,徐秀登. 科学通报. 1992(24)
硕士论文
[1]卫星中波红外遥感资料在地震预测中的应用研究[D]. 张丽峰.中国地震局兰州地震研究所 2016
[2]利用红外遥感资料研究断层活动变化[D]. 张璇.中国地震局兰州地震研究所 2014
[3]地震构造区红外亮温背景场建立及异常提取方法研究[D]. 温少妍.中国石油大学 2011
[4]地震热辐射研究[D]. 魏从信.中国地震局兰州地震研究所 2011
本文编号：3261443
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